高层建筑节能采暖研究

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摘要：作为当前我国实现高层建筑节能的重要途径之一，目前采暖系统设计的方案优化也逐渐引起业内人士的普遍重视，文章分别从采暖体系分区设计、动态化平衡调节技术、直接采暖技术普及与应用以及自动化控制系统与补水泵变频调速定压等技术领域对设计流程进行了分析。

关键词：高层建筑节能；采暖系统；设计

尽管随着我国现代化建设水平的不断提升，当前城市化取得了阶段性进展。但是随着城市高层建筑的不断增加，高层建筑的节能设计问题也逐渐浮出了水平。当前我国大多数高层建筑缺乏有效的节能设计，具有能耗较高的问题，其中采暖设计更是节能设计的重难点之一。根据国家相关数据显示，我国北方超过50%的能源消耗都来自于建筑物的取暖，可见其发展形势不容乐观。结合实际工作经验，现就高层建筑节能采暖系统的设计方案简要阐述如下。

一、采暖体系分区设计

在设计之前，首先应该明确高层建筑对于采暖设计的基本要求。高层建筑一般是指总层高在40层以上的建筑物，这部分建筑物在采暖设计中会面临水压失衡、保温效果不强以及能源消耗严重等问题。[1]为了进一步保证采暖系统的稳定运行，在设计过程中进一步实现节约资源以及降低整体能源消耗的任务，就必须重视采暖系统的科学分区。采暖体系的分区设计需要遵循一定的设计原则，其不但要求设计人员要充分了解高层建筑的用途与用户的实际需求，同时还要综合考虑管道材料、设备采暖过程中所承受的压力，然后结合上述内容开展系统运行区域内部的垂直划分工作。垂直划分工作需要具有针对性，对于采暖集中区域进行密集供暖，而其他区域则根据需要进行细节调整，从而提升系统运行的安全性与稳定性，为实现建筑节能奠定基础。

二、动态化平衡调节技术

根据高层建筑的采暖特点来看，在实际采暖过程中地热能中所储备的地热水质往往得不到充分的保障，所以在设计过程中要严格避免地热水对管道造成的影响与腐蚀作用。为了实现这个目标，在采暖系统设计时可以通过地热间接供暖的形式来实现换热器分区设置，从而有效确保室内供热网络的相对独立，以确保安全和稳定。另外，在设计过程中可以通过避免远端压降下降超出预期来控制近端的压降，从而让整个采暖体系实现平衡控制。[2]随着动态平衡调节技术的不断发展，当前该技术要想实现全面应用，应该重视以下几个方面的内容：其一，在采暖体系的回路发生改变时，应该通过保持自身关键位置在压降差当中不会随着变化而变化，从而保持系统的动态阀门位置相对稳定，这样一来不但可以降低采暖水的流转风险，对于系统的流量也不会产生较大影响。其二，在外界采暖环境出现明显变化时，系统内部的回路会出现一定的改变，这个时候通过动态平衡的调整实现关键位置的压差相对稳定，从而更好的控制其他支路的并联流量稳定，最终实现整个体系的流量稳定。

三、直接采暖技术的普及

直接采暖技术能够有效解决高层高位置回水以及低位回水等情况所带来的压力问题，而这部分问题正是高层建设节能采暖设计中经常会遇到的问题。尽管直接采暖技术设计能够优化节能性能，但是依然会面临一些其他的问题。比如在实行高位置区域的采暖系统加压时，加压泵往往只能够为高区域的部分提供一定的流量以及压力，而这个压力如果控制不好，就会导致流量失控，影响到其下部的流量与压力。另外，在高位置区域通过系统运行可以有效维持动态平衡，但是一旦系统停止运行，就会出现高位置压力向低位置传递的风险，而这种风险在整个采暖过程中都会持续存在。最后，积极使用高低层的直接采暖手段能够有效控制高区域位置的加压稳定性，其对于将水送入到用户的供暖系统中具有一定的优势，通过将流量控制在高区域内实现流量的区域性控制可以将数值保持在一个较为合理的范围当中，从而有效去除系统启动过程中所带来的压力，进而保证整个区域管道的运行安全性。

四、完善自动控制系统

自动控制系统作为实现高层建筑节能的重要组成部分，其在针对建筑的采暖热负荷变化过程中具有较强的针对性。在冬季，特别是在北方地区的冬季环境下，室内外温差较大，再加上气温变化较大，在供暖时热负荷往往会随着室外的气候发生改变，而这种改变会成为节能控制的不稳定因素。这个时候通过气候补偿器进行智能布控，可以有效根据室内外的温度差距进行调整与变化，同时可以根据用户对于不同时段的采暖需求进行室内温度的调节，以获得更加科学、合理的供水温度曲线。在这个过程中，室内温度传感器是信息采集工具，而温度调节其是实现供水温度进行室温补偿的反馈处理系统。在进行自动化控制系统的设计与优化时，务必遵守功能性、运行安全性与稳定性等多个方面的基本原则，同时还应该兼顾操作便利以及维护维修方便等要求。

五、通过变频调速定压方式实现节能

变频调速定压系统是指在保证持续保持系统内部不汽化不倒空的稳定装置，其通过补水泵的变频调节来降低补水泵频繁启动所带来的诸多弊端。由于电机的定子与转速差较大，所以在进行电机启动时往往会出现较大的额定电流，其启动功率更是比额定功率高出至少三十个百分点。因为补水泵在启动过程中具有较大的启动电流，所以也会在客观上增加能耗。由此可见，通过变频调速定压的方式进行水流调节，可以有效避免频发启动所带来的影响，同时可以依靠补水泵的变速调节阀实现精准调节。根据压力的给定值以及压力传感器监测到的被调压力值进行信号的反馈以及压力上的比较，从而更好的进行细节上的微调。最后，在变频器将频率输出后，再转由补水泵进行补水，从而转变补水泵的转速。在系统的压力值低于额定值时，会通过补水泵进行补水操作，而超过设定的压力上限值时则会通过电磁阀自动启动的方式将水补至水箱中，从而实现全局精准控制，保障采暖工作不受影响的前提下为建筑的节能减排做出贡献。

六、结束语

综上所述，随着国家对于能源节约型社会建设要求的不断加强，当前高层建筑节能采暖设计已经逐渐成为趋势与建筑设计行业发展的必要条件。本文立足于高层建筑的采暖设计现状，分别从多个技术设计角度分析了采暖系统设计优化对于高层建筑节能的影响以及其在行业中的应用，也希望能够为行业的发展提供一定的参考价值。

参考文献：

[1]宁志海.西安地区住宅建筑节能75%设计标准的技术可行性研究[D].西安建筑科技大学,2015.

[2]余珍.高层办公建筑绿色建筑技术研究[D].安徽建筑大学,2014.

作者:王丕 单位:河南省城乡规划设计研究总院有限公司